第一篇：南京大学X射线衍射+钙钛矿锰氧化物居里温度的测定
X射线衍射实验报告
摘要：
本实验通过了解到X射线的产生、特点和应用；理解X射线管产生连续X射线谱和特征X射线谱的基本原理，了解D8xX射线衍射仪的基本原理和使用方法，通过分析软件对测量样品进行定性的物相分析。这篇文章就是你找到的那篇要五分的实验报告，本人将其下载下来再次上传，强烈鄙视和感谢原作者。
关键字：布拉格公式 晶体结构，X射线衍射仪，物相分析
引言：
X射线最早由德国科学家W.C.Roentgen在1895年在研究阴极射线发现，具有很强的穿透性，又因x射线是不带电的粒子流，所以在电磁场中不偏转。1912年劳厄等人发现了X射线在晶体中的衍射现象，证实了X射线本质上是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为10nm到10–2nm之间，与晶体中原子间的距离为同一数量级，是研究晶体结构的有力工具。物相分析中的衍射方法包括X射线衍射，电子衍射和中子衍射三种，其中X射线衍射方法使用最广，它包括德拜照相法，聚集照相法，和衍射仪法。
实验目的：1.了解X射线衍射仪的结构及工作原理
2.熟悉X射线衍射仪的操作
3.掌握运用X射线衍射分析软件进行物相分析的方法
实验原理：
（1）X射线的产生和X射线的光谱
实验中通常使用X光管来产生X射线。在抽成真空的X光管内，当由热阴极发出的电子经高压电场加速后，高速运动的电子轰击由金属做成的阳极靶时，靶就发射X射线。发射出的X射线分为两类：（1）如果被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度时，发射的是连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射；（2）当电子的能量超过一定的限度时，可以发射一种不连续的、只有几条特殊的谱线组成的线状光谱，这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。对于特征X光谱分为
（1）K系谱线:外层电子填K层空穴产生的特征X射线Kα、Kβ…
（2）L系谱线:外层电子填L层空穴产生的特征X射线Lα、Lβ…如下图1
图1 特征X射线 X射线与物质的作用
X射线与物质相互作用产生各种复杂过程。就其能量转换而言，一束X射线通过物质分为三部分：散射，吸收，透过物质沿原来的方向传播，如下图2，其中相干散射是产生衍射花样原因。
图2
X射线与物质的作用
晶体结构与晶体X射线衍射
晶体结构可以用三维点阵来表示。每个点阵点代表晶体中的一个基本单元，如离子、原子或分子等。
空间点阵可以从各个方向予以划分，而成为许多组平行的平面点阵。因此，晶体可以看成是由一系列具有相同晶面指数的平面按一定的距离分布而形成的。各种晶体具有不同的基本单元、晶胞大小、对称性，因此，每一种晶体都必然存在着一系列特定的d值，可以用于表征不同的晶体。
X射线波长与晶面间距相近，可以产生衍射。晶面间距d和X射线的波长的关系可以用布拉格方程来表示
2dsinθ＝nλ
根据布拉格方程，不同的晶面，其对X射线的衍射角也不同。因此，通过测定晶体对X射线的衍射，就可以得到它的X射线粉末衍射图。如下图3就是衍射仪的图谱。
图3 X射线衍射图谱 物相鉴定原理
任何结晶物质均具有特定晶体结构（结构类型，晶胞大小及质点种类，数目，分布）和组成元素。一种物质有自己独特的衍射谱与之对应，多相物质的衍射谱为各个互不相干，独立存在物相衍射谱的简单叠加。
衍射方向是晶胞参数的函数（取决于晶体结构）；衍射强度是结构因子函数（取决于晶胞中原子的种类、数目和排列方式）。任何一个物相都有一套d-I特征值及衍射谱图。因此，可以对多相共存的体系进行全分析。也就是说实验测得的图谱与数据库中的已知X射线粉末衍射图对照，通过两者的匹配性就可以确定它的物相。
实验仪器
本实验中使用的是德国布鲁克公司D8 X射线衍射仪
其核心部件是：
1）高压发生器与X光管
2）精度测角仪与B-B衍射几何
3）光学系统及其参数选择对采
集数据质量影响
4）探测器
5）控测、采集数据与数据处理
仪器设计原理：R1=R2=R ,试样转θ角，探测器转2θ角（2θ/θ偶合）或试样不动，光管转θ，探测器转θ（θ/ θ偶合），其基本结构原理图如下图4
图4 X射线衍射仪设计原理
聚焦圆随衍射角大小而变化，衍射角越大、聚焦圆半径越小，当2θ=0，聚焦圆半径r=∞；当2θ=1800时，r=R/2,且r = R/2sinθ。
实验步骤
一，样品制备
将待测粉末样品在试样架里均匀分布并用玻璃板压平实，使试样面与玻璃表面齐平，二，D8 X射线衍射仪使用测量衍射图谱 1.按照D8 X射线衍射仪操作规程开机。（1）开总电源。（2）开电脑。（3）开循环水。
（4）开仪器电源（按绿色按钮，由4灯全亮变成ON和ALARM灯亮）。
（5）开X-ray高压（右侧扳手顺时针向上扳45度保持3~5秒，直到Ready灯亮）。
（6）开BIAS（在前盖盘内）。
2，开软件XRD Commander。在XRD Commander里升电压和电流，每隔30秒加5kV直到40kV；然后加电流，每隔30秒加5mA直到40mA。如果停机2天以上最好做光管老化：点击D8 Tools主界面/X-ray generator，点击工具栏里的utilities/X-ray.../Tube condition ON/OFF，在右下角的状态栏出现Tube condition ON，电压和电流会逐步升到50kV-5mA。大概需要1小时，等电压和电流回到20kV-5mA，点击Tube condition ON/OFF老化结束。（老化过程可随时终止：点击Tube condition ON/OFF即可。）
打开XRD Commander，先初始化（点击两个轴上面的选项Requested，选定两个轴，使Tube为20，Detector为20，点击菜单里的初始化图标进行初始化）。做物相分析在Scantype中选Locked Coupled，并且在Detail中将探测器改为1D。在XRD Commander中选择各参数（起始角、终止角、步长等）开始测量。即可获得一张衍射图谱，将其保存为*.raw文件。对于未知的样品：首先，扫描范围
0.10~900，步长大些，快速扫描。然后，参照第前面的谱线，把扫描起始角放在第一个峰前一点，把终止角放在最后一个峰后一点。对于一般定性分析用连续扫描。对于定量分析（例如无标样定量相分析等）对强度要求高，就用步进扫描。3.按照D8 X射线衍射仪操作规程关机。
（1）在软件里降高压。在软件XRD Commander里将高压调到20kV~5mA，点击“Set”。
（2）关软件XRD Commander。
（3）关X-ray高压（右侧扳手逆时针向上扳45度），再等5分钟。（4）关仪器电源（按红色按钮）。
（5）关循环水（关仪器电源后迅速关水）。（6）关BIAS（在前盖盘内）。（7）关电脑。（8）关总电源。
三，Eva软件对图谱处理进行物相分析
（1）将待处理的数据文件导入。点击File/Import/Scan调入原始数据文件*.raw进行处
（2）在ToolBox框内进行数据处理。i)扣背景：点击Backgnd/点击Default/点击Replace，显示扣背景处理后的数据（也可以点击Backgnd，把门槛threshold改为“0”，上下移动滑块，调整至合适背景，点击“Replace”，显示扣背景处理后的数据）。
ii)删除k：点击Strip k/点击Default/点击Replace，显示处理后的数据（也可以上下移动滑块调整至合适，单击Replace，显示处理后的数据）。
iii)平滑处理：单击Smooth/点击Default/点击Replace，显示处理后的数据（也可以设定需要平滑的参数，左右或上下移动滑块进行调整，合适后单击Replace，显示处理后的数据）。
iv)寻峰：点击Peak Search，设定寻峰参数（门槛threshold与峰宽Width标定，可以上下移动滑块进行调整）。点击“Append to list”标定全谱衍射d值（标定漏峰只需按左键将“↓”拖移至峰顶点击即可，删除峰可点击删除峰与“×”即可），此时数据在peak状态列于框内。
（2）选定所有的峰，单击Made DIF生成DIF文件。
（4）物相的定性分析：点击Search/Match。在Search/Match框内选择前三个Quality Marks，选择可能的元素，并选择Pattern，点击Search进行检索/匹配。（先选Toggle All/点击左上角的元素“H”可以将所有的元素变为红色，即肯定没有。/选择肯定有的点成绿色。/选择可能有的点成灰色。红色肯定没有。）。最后根据列表给出的可能物质通过比较卡片内的谱线和实际测量出谱线的吻合程度来确定组成成分，也就完成了X射线衍射的初步分析工作。
实验数据处理：
（1）对Fe和Cu样品，其中可能氧化有氧，实验初步测量结果图如下
图5 样品1的测量谱线
通过实验软件，定性分析出其中有Fe2O3,，CU2+1O，以及alpha Fe2O3,。其图谱与测量的匹配性如下；
对于alpha Fe2O3，其谱线与测量谱线的吻合度如下图6，蓝色线为alpha Fe2O3的谱线
图6 alpha Fe2O3谱线与测量谱线的匹配
可以看出有几个明显的峰吻合，可以判断样品中含有alpha Fe2O3
对于Fe2O3,其蓝色谱线与测量谱线的吻合度如下图7；
图7 Fe2O3谱线与测量谱线的吻合
同样可以看出。有几个小峰与测量谱线重合，样品中存在Fe2O3 对于CU2+1O的蓝色谱线与测量谱线的吻合度如下图8
图8
CU2+1O的谱线与测量谱线的吻合
可以看出，几个特别强的峰均与CU2+1O吻合，可以说样品中含有CU2+1O。综上和三者谱线之和与测量谱线的吻合度，可以看出，三种样品的图谱基本上把所有的峰都匹配了，如下图9
由此基本上可以定性分析出样品中的物质是Fe2O3,，CU2+1O，以及alpha Fe2O3
（2）Mg和Si样品，其中可能氧化有O，其实验测量的谱线图如下
图10 样品2的测量谱线
同样通过分析软件，可以分析出样品中只含Mg和Si两种物质，其各自的匹配性如下：
Mg的蓝色谱线与测量谱线的吻合度：
2.Si的蓝色谱线与测量谱线的吻合度：
3.综合Si和Mg两者谱线和与测量谱线的吻合度如下图，可以基本看出，测量谱线所有的峰都被匹配了。
从此图可以基本上定性分析出该样品中只含有Mg和Si.实验讨论
物相鉴定方法特点与注意点
不是单纯的元素分析，能确定组元所处的化学状态（式样属何物质，那种晶体结构，并确定其化学式）。
可区别同素异构物相，尤其是对多型、固体有序-无序转变的鉴别。样品由多组份构成时，可区别是固溶体或是混合相（多组份物相）。
可分析粉末状、块状、线状试样。样品易得，耗量少，与实体系相近，应用非常广泛。
物相必是结晶态，可检出非晶物。
微量相（如<1%wt）物相鉴定可利用物理化学电解分离萃取富集办法，如无法萃取可加大辐射功率，使有可能出现3条衍射峰，即可鉴定物相，如辅之以其它方法更有利判定物相。
对分析模棱两可的物相分析，借助试样的历史（如试样来源、化学组分、处理情况等），或者借助其它分析手段如化学分析、金相、电镜等）进行综合判断是绝对必要的。最终人工判断才能得出正确结论
实验思考
（1）X射线在晶体上产生衍射的条件是什么？
由Bragg 公式
可以知道，n最小取1，因而2d>=λ,也就是说满足2d>=λ 时，X射线在晶体上产生衍射。
（2）为什么衍射仪记录的始终是平行于试样表面的衍射？
对一些（hkl）晶面满足布拉格方程产生对于粉末多晶体试样，在任何方位上总会反射，而且反射是向四面八方的。但是那些平行于试样表面的（hkl）晶面满足入射角=衍射角=θ的条件，此时衍射线夹角为（π－2θ)，(π－2θ)正好为聚焦圆的圆周角，由平面几何可知，位于同一圆弧上的圆周角相等，所以，位于试样不同部位平行于试样表面的（hkl）晶面，可以把各自的衍射线会聚到F点(由于S是线光源，所以F点得到的也是线光源)，这样便达到了聚焦的目的。由此可以看出，衍射仪的衍射花样均来自与试样表面相平行的那些反射面的反射。（3）不平行表面的晶面有无衍射产生？
对于不平行于表面的晶面有衍射产生，只是不被接受器接受到，因而实验中观测不到。
（4）实验中使用的样品的颗粒度有无要求？为什么
对于实验中样品，粉晶、块状样均可,表面平整，但是小颗粒可改善强度再现性。粒的大小影响着样品衍射的最大相对强度及其对峰位的变化，对衍射峰位影响不是很大
晶粒的粒径越小，衍射峰的峰高强度就越低，但过小粒径的晶粒不能再近似看成具有无限多晶面的理想晶体，因其对X射线的弥散现象严重，表现在峰强变弱，峰变宽。
（5）用衍射仪如何区分单晶、多晶和非晶
对于非晶体，X射线衍射仪不产生衍射光谱，而对于单晶，产生的是一些不连续光谱，多晶产生的是连续性光谱，由此可以区分出单晶，多晶和非晶。
参考文献：
《近代物理实验》 第二版
黄润生 添加些无关项: 摘要：本实验通过测量钙钛矿锰氧化物中的居里温度，了解了磁性材料居里温度的意义；学习了如何测定钙钛矿锰氧化物的居里温度；并且了解了部分钙钛矿锰氧化物的物理性质。同时通过实验中发现的部分反常事实了解了其他一些关于样品的更深入的磁性性质，并尝试了解释此反常现象。
关键字：钙钛矿锰氧化物；居里温度；热差关系；反常上升
§引言
一、固体磁性和居里温度
磁体在磁性质上有很大的不同，从实用的观点，可以根据磁体的磁化率大小和符号来分为五个种类。
(1)抗磁性：是一种原子系统在外磁场作用下，获得与外磁场方向反向的磁矩的现象。某些物质当它们受到外磁场H作用后，感生出与H方向相反的磁化强度，其磁化率m0。
这种物质称为抗磁性物质。
(2)顺磁性：许多物质在受到外磁场作用后，感生出与磁化磁场同方向的磁化强度，其磁化率m0，但数值很小，仅显示微弱磁性。这种磁性称为顺磁性。多数顺磁性物质的m与温度T有密切关系，服从居里定律，即mC/T式中，C为居里常数；T为绝对温。
CTTp度。然而，更多的顺磁性物质的m与温度的关系，遵守居里－外斯定律，即m中，Tp为临界温度，称为顺磁居里温度。
式。
(3)反铁磁性：另有一类物质，当温度达到某个临界值TN(奈耳温度)以上，其磁化率与温度的关系与正常顺磁性物质的相似，服从居里－外斯定律，但是，表现出在式(3)中的Tp常小于零。当T (4)铁磁性：这种磁性物质和前述磁性物质大不相同，它们只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率m0，而且数值大到10~106数量级，其磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线性的复杂函数关系。反复磁化时出现磁滞现象，物质内部的原子磁矩是按区域自发平行取向的。上述类型的磁性称为铁磁性。铁磁性物质的磁特性随温度的变化而改变。当温度上升到某一温度时，铁磁性材料就由铁磁状态转变为顺磁状态，即失掉铁磁性物质的特性而转变为顺磁性物质，这个温度称之为居里温度，以TC表示，并服从居里－外斯定律，即mC式中，C仍然是居里常数。TTc居里温度是磁性材料的本征参数之一，它仅与材料的化学成分和晶体结构有关，几乎与晶粒的大小、取向以及应力分布等结构因素无关，因此又称它为结构不灵敏参数。测定铁磁材料的居里温度不仅对磁材料、磁性器件的研究和研制，而且对工程技术的应用都具有十分重要的意义。 (5)亚铁磁性：除了上面四种物质具有的磁性以外，另有一类物质，它们的宏观磁性与铁磁性相同，仅仅是磁化率的数量级稍低一些，大约为1~103数量级。它们的内部磁结构却与反铁磁性的相同，但相反排列的磁矩不等量。所以，亚铁磁性是未抵消的反铁磁性结构的铁磁性。 众所周知，磁性材料的自发磁化来自磁性电子间的交换作用。在磁性材料内部，交换作用总是力图使原子磁矩成有序排列。但是，随着温度T的升高，原子的热运动能kT增大，逐步破坏磁性材料内部的原子（离子）磁矩的有序排列。当材料达到一定温度时，热运动能和交换作用能相等，原子（离子）磁矩的有序排列不复存在，强磁性消失，材料呈顺磁性，这时的温度就是居里温度。 居里温度是表征磁性材料性质和特征的重要参量，测量磁导率和居里温度的仪器很多，例如磁天平、振动样品磁强计、磁化强度和居里温度测试仪等，测量方法有感应法、谐振法、电桥法等． 二、钙钛矿锰氧化物 晶体结构是决定材料物理性能的主要因素，因此对材料的研究应首先从其晶体结构入手。钙钛矿结构化合物一般都具有理想配比的化学式ABO3是(RP)系列化合物中的一种。此系列化合物的通式为(Ln,M)n+1MnnO3n+1,n时，为图中的ABO3型化合物，该化合物为RP系列化合物中较易制备，且对称性较高的一类，其晶体结构可以看作一层AO加一层BO垒集而成的。即由MnO6八面体共顶点相连而成，这些八面体在AB平面内无限伸展，但在沿c轴方向上每隔n个MnO6八面体的厚度就被一层(Ln,M)O岩层分隔开来，如此交替对叠起来。n1时，为图中的A2BO4型化合物，为一层Mn-O层，一层SrO岩盐层(Rock-salt Layer)，在ab面错开1/2晶格常数排下一层Mn-O层。当n2时，为图中A3B2O7型化合物，为一层Mn-O双层，加一层岩盐层。在这里n越大，样品也越难制备，n3的LaSr样品已有人制备出，但此时已经时很难制备。 理想的钙钛矿结构中，A位离子和B位Mn离子形成相互贯穿的简立方子晶格,而O离子位于立方体的面和边上，具有空间群Pm3m的立方对称性。如以A位离子为立方晶体的顶点，则O和Mn离子分别处于面心和体心的位置，而Mn离子位于六个O离子形成的八面体中心，形成锰氧配位八面体。实际的晶体结构都畸变成正交(Orthorhombic)对称性或菱面体(Rhombohedra)对称性。造成晶格畸变的原因主要有两个：一是B位Mn离子的Jahn-Teller 效应引起MnO6八面体畸变，即Jahn-Teller 畸变，是一种电子和声子相互作用；另一个原因是A、B位离子半径相差过大而引起的相邻层间作的不匹配，是一种应力。这类结构中的晶格畸变可由容忍因子f决定。 §实验原理、过程及结果记录 如图示出了样品和测试线圈支架示意图。 测试线圈有匝数和形状相同的探测线圈组A和补偿线圈组B组成。在两根细石英管上用高强度漆包线分别绕制初级（磁化）线圈各400匝和次级（感应）线圈各4000匝，每个线圈长度约为30mm。样品和热电偶置于其中一个石英管A中，另一个线圈组是作为补偿线圈引入的，以消除变温过程中因线圈阻抗发生的变化而造成测试误差。注意，两个线圈组的初级线圈应串联相接（线圈首尾端按1-2-1’-2’链接），而次级线圈则应反串相接（1-2-2’-1’连接）。由于两个线圈组的次级是反串联相接的，因此其感生电动势是相互抵消的。在温度低于TC时，位于探测线圈A中的钙钛矿样品成铁磁性，而补偿线圈B中无样品，反串联的次 级线圈感应输出信号强度正比于铁磁样品的磁化强度；当温度升高到TC以上时，探测线圈A中的钙钛矿样品呈顺磁性，和补偿线圈中空气的磁性相差无几，反串联的次级线圈感应输出信号强度几乎为零。因此，在样品温度从77K逐渐升高时，在TC附近随着磁性的突然变化锁定放大器的输出信号强度应有一个比较陡峭的下降过程，由此可测定TC。将这两个线圈固定在铜罐的盖板上，线圈引线和热电偶引线从焊接在盖板上的薄壁不锈钢管中引出，并焊接在管口的接线板上。 测试方框如图所示： 测试仪器由信号源、锁定放大器和数字电压表组成。测试信号频率为1.5kHz。在细石英管中产生的磁场约为160~400A/m（2~5 Oe）。热电偶采用铜—康铜热电偶。本实验通过测定弱交变磁场下磁化强度随温度变化来测定样品的居里温度。由于所测样品的居里温度位于300K和370K之间，因此我们设计了特有的样品和测试线圈支架。测量居里温度前，将包含这一支架（和样品）的铜罐放入装满水的水槽中，是样品温度降至300K。随后给水加热，并搅拌均匀，铜罐和样品温度逐渐升高，同时测量并记录相应于磁化强度的输出信号电压和热电偶的热电势值，即温度。以磁化强度为纵坐标、温度为横坐标作图。按照惯例，锰氧化物的居里温度被定义为M-T曲线上斜率最大点所对应的温度。 实验过程： 1、开启各仪器开关。 2、分别记录对应频率为1 kHz、2 kHz、3 kHz时对应的温度和输出信号电压，直至信号变化由变快到变慢为止。 3、以磁化强度为纵坐标、温度为横坐标作图。从图中求出M-T曲线上斜率(dM/dT)最大点所对应的温度，即为该样品的居里温度。 §实验结果及处理 （与周辉同学一组） f1kHz 16.36 16.87 17.38 17.88 18.42 18.94 19.42 19.88 20.44 20.91 21.46 21.90 22.41 22.88 23.44 23.89 24.43 24.93 25.40 25.91 26.45 26.90 27.40 27.91 28.44 28.86 29.40 29.90 30.37 30.84 31.40 31.90 32.36 32.87 f2kHz TC 16.36 16.91 17.42 17.92 18.47 18.97 19.47 19.94 20.49 21.02 21.51 21.98 22.48 23.01 23.55 23.97 24.57 25.02 25.51 26.03 26.51 26.94 27.48 27.95 28.49 28.96 29.45 29.93 30.44 30.95 31.44 31.96 32.47 32.96 f3kHz TC 16.38 16.93 17.46 17.96 18.53 19.03 19.51 20.00 20.53 21.12 21.62 22.09 22.55 23.13 23.65 24.01 24.67 25.14 25.63 26.16 26.62 27.01 27.57 28.01 28.56 29.03 29.51 29.99 30.52 31.01 31.50 32.01 32.55 33.05 MA/m 1.04 1.00 0.89 0.81 0.72 0.63 0.53 0.45 0.40 0.33 0.26 0.21 0.17 0.12 0.07 0.04 0.02 0.04 0.06 0.09 0.12 0.15 0.17 0.20 0.21 0.23 0.24 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30 0.31 0.31 MA/m 2.09 1.96 1.77 1.58 1.40 1.21 1.11 0.91 0.76 0.62 0.51 0.41 0.32 0.24 0.15 0.10 0.07 0.10 0.15 0.20 0.23 0.29 0.32 0.36 0.40 0.44 0.47 0.50 0.52 0.54 0.56 0.58 0.59 0.60 MA/m 3.05 2.86 2.70 2.53 2.31 2.16 1.92 1.78 1.64 1.56 1.42 1.30 1.19 1.03 0.85 0.66 0.37 0.25 0.20 0.25 0.32 0.44 0.58 0.66 0.71 0.77 0.83 0.89 0.91 0.94 0.97 0.99 1.01 1.01 33.41 33.90 34.40 34.90 35.40 35.92 36.39 36.87 37.37 37.91 38.38 38.85 39.41 39.87 0.32 0.32 0.32 0.33 0.34 0.35 0.36 0.36 0.37 0.37 0.38 0.37 0.37 0.38 33.49 33.96 34.45 34.95 35.50 36.04 36.48 36.96 37.48 37.98 38.46 38.99 39.47 39.95 0.61 0.61 0.63 0.63 0.65 0.65 0.67 0.67 0.68 0.68 0.69 0.70 0.71 0.71 33.55 34.01 34.51 35.03 35.64 36.14 36.56 37.08 37.57 38.08 38.52 39.07 39.55 40.01 1.02 1.03 1.04 1.06 1.08 1.09 1.10 1.12 1.13 1.13 1.13 1.14 1.14 1.15 根据此表先做出三条MT曲线，如下图： MAm3.02.52.01.51.00.52530354020T°C 然后使用Origin软件对数据曲线Smoothing处理后，进行一阶微分，得到频率f分别为1kHz、2kHz、3kHz时的斜率分布（右上小图），由微分数据可得，斜率dM/dT绝对值最大处，即居里温度，分别为：TC|f1kHz297.04K，TC|f2kHz297.12K，TC|f3kHz297.16K。 数据在试验误差允许范围之内，最后得到的居里点为：TC297.11K。 f=1kHz, M-T Relation0.3 M Smoothed Y11.00.0Derivative Y1-0.3M(A/m)0.5-0.6203040Smoothed X10.0203040T(C)M Smoothed Y 2o f=2kHz, M-T Relation20.3 Derivative Y 20.0-0.3M(A/m)1203040Smoothed X 2020o3040T(C) -0.6 f=3kHz, M-T Relation30.3 M Smoothed Y 3Derivative Y 30.02-0.3M(A/m)-0.6Smoothed X 31020o3040T(C) §实验结果分析 从图中可以明显看出，在磁化强度降低到接近0之后，又迅速上升，并且之后保持基本不变。理论上，当磁体温度超过居里点后，热运动能占主导地位，磁体已经由铁磁性转变为顺磁性，顺磁性的物体磁化强度应该随着外加磁场而变化，在图线上应该维持基本为0的水平不变。然而在实验中，此样品的磁化强度反而在越过居里点后上升至水平，此结果表明本实验热差关系结果反常。 一、仪器原因 试验中探测线圈产生的磁场会由补偿线圈产生补偿磁场抵消，因而在样品没有磁场的情况下不应测得磁场，这也正是理想情况下曲线在越过居里点后保持接近0的水平不变的原因。然而探测线圈可以激发顺磁体的磁场，并且此磁场无法被补偿线圈抵消。因此由于探测线圈的故障而错误的激发磁场是此试验结果反常的原因之一。 二、样品原因 曲线反常的物理本质为样品在越过居里点后又恢复了一部分铁磁性，因此探究样品原因即为讨论样品保持铁磁性的特性。在讨论样品的可能影响试验的因素之前，结合前面的氧化物晶体结构介绍，先来研究钙钛矿锰氧化物的电子构型。1．电子构型 以La-Ca,Ba,Sr-Mn-O稀土锰氧化物为例，其中的Mn离子位于氧八面体中心位置，在未掺杂LaMnO3中，Mn离子为3价，3d轨道有4个电子。在球形势场中，Mn3的3d轨 203040 道是五重简并的，而在O2八面体形成的晶格场作用下，LaMnO3中Mn3离子轨道的五重简并部分消除，劈裂成三重简并的t2g轨道和二重简并的eg轨道。其中能级较高的eg:轨道与氧离子2p轨道发生强的杂化，所以eg轨道上的电子受到带负电氧离子的很强的库仑排斥力，t2g轨道与氧离子2p轨道杂化较小，受到的库仑排斥力弱，并且由于受到强Hund藕合作用，2214个3d电子形成自旋量子数为S2的高自旋态，即tgeg 态，t2g轨道的能级低，与氧离子的轨道间有较小的重叠，能带宽度很窄，形成S3/2的局域芯自旋，而eg轨道与氧离子的2p轨道有较强的杂化，同时，由于Jahn-Telle：效应的存在，3d能级进一步分裂。那么，未掺杂LaMnO3为反铁磁绝缘体，是由于每个Mn格点上，4个3d电子自旋平行排列，相邻Mn格点间通过氧的超交换作用，自旋相互反平行，最终整个体系形成反铁磁有序，对于体系的导电性质而言，每个Mn格点上的eg电子有可能巡游，但是由于跃迁能量远小于库仑能量，无法连续跳跃巡游，形不成有效的电导，体系表现为所谓的Mott绝缘体（即电子的库仑作用能量大于其能带宽度）。当适量的二价碱土金属元素部分地替代了La时，相应地，部分Mn3转变为Mn4，其3d电子组态为t2geg，此时eg轨道变为空轨道，相当于体系中引入了空穴载流子，eg电子成为巡游导电电子，体系表现为铁磁性金属。 2．双交换相互作用 1951年Zener为解释混价锰氧化物的磁性和电输运性质提出了双交换作用模型。在LaMnO3中Mn33d4离子处于O2 离子组成的八面体中央，立方体晶场的作用使3d电子态 30分裂为能量较低的t2g（三重态）和能量较高的eg(两重态)，由于J-T效应，eg轨道被进一步辟裂为两个单重态，因而Mn3的4个3d电子都是局域的，故LaMnO3超交换作用支配为反铁磁性，同时属于电荷能隙型的绝缘体。当部分La3被二价阳离子取代后，Mn33d4: t2g3 eg1和Mn43d3: 2g3 eg0离子同时出现了，也就是说部分空的eg轨道被引入了。由于eg的能量较低，它与O2离子的2p轨道的重叠很小，3个t2g电子形成了局域的t2g自旋S3/2，但eg电子的态的能量高，它与O2 离子的2p态之间有较强的杂化，因而O2离子的一个2p电子转移到Mn4的空eg轨道上，同时Mn3的eg电子立刻转移至O2离子，这一过程使eg电子从Mn3跳越至Mn4而并不改变系统的能量，于是形成电导，同时巡游的从而导致eg电子的自旋在每一个锰离子位与局域的t2g自旋受洪特规则制约必须平行排列，铁磁性。如图所示 3．Jahn-Teller效应 对固体来说，Jahn Teller effect可以这样来表述：晶体中的离子的基态在没有微扰存在时，如果轨道是简并的，则晶体将畸变至低对称以消除简并。钙钛矿锰氧化物中，由于晶体场的作用，Mn离子的3d轨道会发生晶场辟裂，3d电子退简并，d 3z2-r2,d x2-y2轨道（简称eg轨道）能量升高，而d xy，d zx和d xy轨道（简称t2g 轨道）能量降低。如果将氧离子看成点电荷，严格的晶体场理论可以给出简并前后的能量差大约为1eV。 对于Mn4离子，3d轨道上有3个电子，根据洪特规则，它们以平行的自旋态排列在3个t2g轨道。对于Mn3离子，3d轨道上有4个电子，其中3个平行占据t2g轨道，第四个电子由于洪特耦合作用能大于晶场辟裂能，所以它只能占据eg轨道，这样，根据能量最小原理，eg轨道会发生能级辟裂以降低系统整体的能量，发生所谓的J-T畸变，MnO6八面体会发生畸变，eg轨道退简并。如图所示，Mn3离子发生J-T畸变，能量会降低，但是MnO6八面体的畸变又增加了晶格畸变能。当J-T畸变能减小变化量等于系统晶格能增加量时，系统的能量最低，此时发生静态J-T畸变。 钙钛矿锰氧化物中存在大的晶格畸变，这一畸变既与Mn3的Jahn-Teller效应有关，也与组成晶格的原子大小失配有关。容忍因子便为衡量这一失配程度的重要参数。其定义如下 trArO 2rBrOrA、rB、rO对应于ABO3中相应离子的半径位离子种类不唯一的情况需用离子所占比例加权求出平均半径。对理想的立方结构t为1，但实际上容忍因子是在1附近的，当t介于0.89到1.02时都可以形成稳定的钙钦矿氧化物。容忍因子随A位原子和B位原子半径的变化而变化。由于锰氧化物的磁性和输运性质对其微观结构非常敏感，所以容忍因子和该化合物的磁性和电性有密切的关系。 4．体系电荷有序的建立 电荷有序(Charge Ordering)就是在某些特定Mn离子比例的材料中，当温度低于一定值(电荷有序温度TCO)时，体系在实空间里形成Mn3和Mn4的周期性排列，此时载流子被强烈局域化。锰氧化物中的电荷有序对A位阳离子的平均半径rA有很强的依赖关系。例如，La1-xSrxMnO3系统拥有大的A位半径，即使当Mn3: Mn4=1 : 1时，CO态也不能存在。然而，在Sm1-xCaxMnO3系统中，当掺杂水平为0.40x0.85时CO态仍然能够存在。电荷有序的物理机制目前仍存在争议。Khomskii等和Ahn等指出，稳定的CO态需要由电子一晶格相互作用产生的“第二近邻”相互作用。然而，根据有些实验表明，长程应变在许多掺杂锰氧化物特有的有序态稳定中也起到决定性作用。在Mn位掺磁性阳离子(如Cr，Co，Ni或Ru)是融化CO相的有效方法。 由于我们不知道本实验的样品具体的组成成分，故另一可能导致此反常的原因为当温度升高至TCO时，电荷有序态建立，此时固体可能有类似铁磁的性质使得样品产生一个有序的场，然而此时电子自选仍然是无序的，所以磁化强度并没有原来大，只保留了部分铁磁性。 参考文献 [1][中] 黄润生，沙振舜，唐涛等，近代物理实验（第二版），南京大学出版社，2008.[2][中] 郭焕银，张世雄，严国清，CaMn1xWxO30.05x0.20体系电荷有序的建立与消失，稀有金属，Vol.30，No.1，2006.[3][中] 谈国太，陈正豪，LaMn1xTexO3的反常磁输运现象分析，中国科学Vol.39，No.5，2009.[4][中] 朴乾英，张金仓，贾蓉蓉，敬超，曹世勋，多自旋态离子Co替代诱导La2/3Ca1/3MnO3体系的输运反常，物理学报，Vol.57，No.1，2008. 关于钙钛矿锰氧化物居里温度的测定的实验报告 摘要：利用材料在居里温度附近的性质，通过测定材料的饱和磁化强度的温度依赖性得到MS-T曲线求居里温度。 关键词：居里温度，钙钛矿锰氧化物，磁化强度，磁性 引言： 居里温度是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度，即铁电体从铁电相转变成顺电相的相变温度，也可以说是发生二级相变的转变温度。低于居里温度时该物质成为铁磁体，此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里温度时，该物质成为顺磁体，磁体的磁场 -6很容易随周围磁场的改变而改变，这时的磁敏感度约为10。但是，由于铁磁性或亚铁磁性材料的磁化率χ>0，且数值很大（10~105），而顺磁性物质的χ只有10-5~10-3数量级，所以在转变点附近，材料磁性很弱，因此，在要求不太严格的情况下，常常把强磁性材料的磁化强度随着温度的升高降为零的温度看成是居里温度。 不同材料的居里温度是不同的，如纯铁为1043K，纯镍为631K，铁氧体为373-933K，钙钛矿锰氧化物的居里温度则较低（<370K)。材料居里温度的高低，反映了材料内部磁性原子之间的直接交换作用、超交换作用或双交换作用的强弱。测量材料的居里温度有多种方法，常用的测量方法有： 1.通过测定材料的饱和磁化强度的温度依赖性得到MS-T曲线，从而得到MS降为零时所对应的居里温度。这种方法适用于那些可以用来在变温条件下直接测量样品饱和磁化温度的装置。 2.通过测定材料在弱磁场下的初始磁导率μi的温度依赖性，利用霍普金森效应，确定居里温度。霍普金森效应由霍普金森于1889年发现的，霍普金森效应可在铁和镍的单品,多品样本中观察到,也可在很多铁磁合金中观察到。主要包含以下三点：将铁磁物质放入弱磁场,导磁性会在居里温度附近出现急剧增大；导磁率对温度的最大依赖关系,是由于处于居里温度附近的铁磁物质的磁各向异性的戏剧性减少而导致的；在居里温度附近,因为铁磁物质自然磁化的消失,将使导磁性减小。由于磁晶各向异性常数K1随温度升高而趋于零的速度远快于饱和磁化强度随温度的变化，而初始磁导率μi∝ M2SK1，因此在居里温度附近，μi会显示一最大值，随后快速趋于零的现象。所以由样品的初始磁导率随温度变化的图像可以确定样品的居里温度。 3.通过测量其他磁学量的温度依赖性求得居里温度。 4.通过测定一些非磁学量如比热、电阻温度系数、热电势等随温度的变化，随后根据这些非磁学量在居里温度附近的反常转折点来确定居里温度。下面介绍一下实验的实验原理： 测试线圈由匝数和形状相同的探测线圈组A和补偿线圈组B组成。在两根细石英管上用高强度漆包线分别绕制初级线圈各400匝和次级线圈各4000匝，每个线圈长度约为30nm。样品和热电偶置于其中一个石英管A中，另一个线圈组是作为补偿线圈引入的，以消除变温过程中因线圈阻抗发生的变化而造成测试误差。由于两个线圈组的次级是反串联相接的，因此其感生电动势是相互抵消的。在温度低于TC时，位于探测线圈A中的钙钛矿样品呈铁磁性，而补偿线圈B中无样品，反串联的次级线圈感应输出信号强度正比于铁磁样品的磁化强度；当温度升到TC以上时，探测线圈A中的钙钛矿样品呈顺磁性，和补偿线圈中空气的磁性相差无几，反串联的次级线圈感应输出信号强度几乎变为零。因此，在样品温度逐渐升高时，在TC附近随着磁性的突然变化锁定放大器的输出信号强度应有一个比较陡峭的下降过程，由此可以测定TC。将这两个线圈固定在铜罐的盖板上，线圈引线和热电偶引线从焊接在盖板上的薄壁不锈钢管中引出，并焊接在管口的接线板上。实验数据： 将实验所得数据作图如下所示： 图 1 用GAUSS函数拟合曲线，如下图的红线所示： 图 2 图 3 对拟合后的的曲线上的每一点求导数dM/dt 图 4 利用Origin对求导后的曲线上的每点进行排序，找出最大值-0.07184对应的点的坐标为（23.23，-0.01674），即该样品对应的Tc=23.23度。 实验小结： 除了实验时所用的方法，还有其他多种方法可以用来测量居里温度，下面列举一些常见的方法。 1.电阻法间接测量居里温度 测量居里温度的方法有很多种，可以用磁天平，振动样品磁强计(VSM)、超导量子干涉仪(SQUID)、热重分析仪等测量MS—T的关系来确定居里温度。由于上述仪器比较贵重且操作繁琐，所以下文试图使用更简便的方法——测量电阻和温度的关系，从而获知所测样品的居里温度。实验原理： 铁磁物质自发磁化是由于邻近原子间的相互作用，另一方面原子还要做热运动。物质的原子或分子在一定温度下总是不停的运动着，他们的动能总和形成物质所表现的温度，显然热运动要破坏各原子磁矩趋向一致。当在居里温度(Tc)以下，邻近原子间的相互作用超过热运动的破坏作用，呈现铁磁性，形成一定程度的自发磁化，混乱度较小，熵值较低；温度升高到稍大于Tc，热运动超过了磁矩取向一致的作用，变为混乱状态，熵值增大，需要吸收热量，使温度有所下降。 而电阻和温度的关系为R=R0(1+at)，即在材料及其它条件不变的情况下，电阻是随温度升高而增加的，图1为温度系数随温度变化图。当温度稍高于TC后，吸热导致的温度回落电阻将有明显的反应。因此，用测电阻的方式可以获知居里温度的范围。 实验材料和仪器： 实验材料主要为铁磁热籽，居里温度在75℃ 附近。样品为几段长7～8 cm，直径为1 mm的Ni-Cu合金丝。 主要仪器：晶体管直流稳压电源，直流电阻电桥，直流特斯拉计，油浴炉（将样品浸入油浴炉中使其均匀升温），温度计 实验过程： 将稳压电源和油浴炉相连，把温度计放入油浴炉中组成加热系统。电桥和待测样品采用4点连接法相连。接通电源，开始升温，用温度计测温，用电桥测电阻即可作出R-T 曲线。实验的结果： 图2是不加磁场时的升温曲线，由于每次测量条件不能保持绝对相同(如外界温度)，二次测量时的一些滞后性，样品是否动过等，所以曲线不能完全重合。由图2可知，电阻在70℃ 附近要么处于一稳定值要么有明显减小，而在其它温度范围电阻是呈现增加趋势。 图3是加不同磁场时样品平行磁场的一组升温曲线。由图3可知，电阻在76～80℃ 之间有明显减小过程，且在测量过程中发现加磁场后测量效果比较好，用来测量电阻的直流电阻电桥指针很少有剧烈的来回摆动，使得测量结果更加准确可靠。 图4是加不同磁场样品垂直于磁场的一组升温曲线。采用这种方式样品必须完全垂直于磁场，否则会产生力矩使得测量变得困难。磁场为40 mT时，在74～76℃ 电阻变化缓慢；磁场为45 mT时在80℃ 明显减小。 为了验证电阻法的准确性，用SQUID测得样品的MS一T的曲线，从图中可获知居里温度。图5是SQUID测得的曲线，对其求导见图6，最低点就是居里温度所在，大约为77℃。 通过电阻法间接测量居里温度得出以下结论：1)在居里点附近电阻要么为一稳定值要么会明显减小，而其它温度范围迅速增大；2)加磁场要比不加磁场更易测，更准确；样品平行于磁场要比垂直于磁场更易测，更准确；3)升温时电阻变化明显，降温时电阻随温度降低而减小，即使在居里温度附近也没有明显升高现象；4)电阻法与精确测量比较有一定的误差，但误差不大，方法简便，仪器便宜，适合于测量居里点在150℃ 以下室温以上的丝状、条状样品。 2.用磁熵变确定居里温度 目前常见到的居里温度的定义是在低外场下MS—T曲线上dM／dT最大值处对应的温度。即在实验测量中将样品置于一定强度的磁场下并连续地改变样品的温度T测出相应的磁化强度MS。实验过程中样品的温度T通常是由热电耦来测量的，由于测量过程是个变温过程，即样品的温度T是随时间变化的，热电耦显示的温度总是滞后于样品的实际温度，即存在一个“延迟”效应或称之为“热滞”效应，因此测出的居里温度存在一定的误差，只有当样品温度的时间变化率趋于零时才能完全消除这种误差，而这在实际测量中是不可能做到的。 要完全消除这种误差，一种方法是要求热电耦与样品实际温度同步，另一种方法是使测量过程无限延长，即令样品温度的时间变化率趋于零，显然这两种方法在实际测量中都是无法做到的。要解决这个问题必须从改变测量方法上人手。如果在整个测量过程中保持样品的温度恒定，则可完全避免这种误差。 我们知道，磁性物质的熵包括晶格熵、磁熵和电子熵等，其中磁熵SM 是温度T和外磁场H的函数：S =S(T，H)，因此有： SSdSdTdH THHT对于一个有限过程有： SMSMT,HSMT,0T0SdTTHH0SdH HT其中SM(T，0)为样品在零场下的磁熵，S M(T，H)为样品在外场H下的磁熵，ΔSM为样品在外场H下与无外场下的磁熵的变化量即磁熵变。在测量过程中保持温度恒定，则上式第一项为零。 SM由Maxwell关系式得： HTTH代入上式得： SMH0MdH TH由上式式可见，在MS—T曲线上，dM/dT值越大则在该温度下的磁熵变也越大，而目前常用的居里温度的定义是MS—T曲线上dM/dT最大值处所对应的温度，因此磁熵变最大值所对应的温度即为居里温度。利用这一性质可以准确地测出铁磁物质的居里温度。实验测量时，我们只要测出各恒定温度下的MS—H曲线，便可由上式式计算出样品的磁熵变，得到ΔSM一T曲线，而ΔSM的峰值所对应的温度即为样品的居里温度。这样由于我们测量的是恒温下的MS—T曲线，就完全避免了变温过程中热电耦的“延迟”效应所产生的误差。3.振动样品磁强计(VSM)测量居里温度 居里温度的测量方法很多，例如通过测量饱和磁化强度Ms和温度T的关系曲线确定居里温度；感应方法测居里温度；通过测定起始磁导率与温度的关系曲线确定居里温度；通过测磁电阻效应找到电阻极大时的温度确定居里温度；还有上文介绍的通过测量材料的电阻找极大确定居里温度等。振动样品磁强计(VSM)测量居里温度的方法属于通过测定磁化温度和温度的关系曲线(MS—T）曲线)确定居里温度的这一类。VSM 具有灵敏度高，长时间测量的稳定性好等特点，所以VSM 是测居里温度的主要方法之一。运用VSM 测量居里温度时，具体的测量方法也可分为以下几种：升温读点方法、降温读点方法、自然冷却降温方法、程序升温方法和程序降温方法等。对以上各种方法采集的数据的处理方法也可分为：MS—T 曲线确定TC、H/σ —σ2曲线确定Tc、Ms-1—T曲线确定Tc及Ms2—T曲线确定Tc。本文对VSM 测量居里温度的几种方法和数据处理方法作了理论分析和实验验证，对所得结果进行了讨论。 下面详细介绍各种方法： 1)升温读点方法 将被测样品从室温开始加热，至大于Tc为止。在每一温度点上保持温度不变至少5min，使样品及周围环境达到热平衡，也就是使样品的磁化强度读值不再改变为止。记录每一温度点的磁化强度和温度的对应值。在远低于Tc的温度时取点数较少，在Tc温度附近适当多取温度点。取温度点的顺序是从低温开始到高温。2)降温读点方法 将被测样品加热至Tc温度以上，铁磁性变为顺磁性。然后从高温开始降温，每降至一温度点保持温度不变至少5min达到热平衡，记录对应的(MS，T）数据。同样是在Tc附近适当多取温度点，远离Tc时取较少的点。读点的顺序是由高温到低温，由顺磁性读至铁磁性。 3)自然冷却降温方法 将被测样品加热至Tc温度以上，停止加热，使样品与周围环境进行热交换，自然冷却降温。用X—Y绘图仪记录MS一T关系曲线，或及时读取相应的(MS，T)数值。自然冷却降温速度受外界环境的影响，与室温高低及加热炉的真空度有关。而且降温快慢严重影响温度测量的准确性，降温越慢，温度测量越准确。自然冷却降温方法测量居里温度的特点是省时省力，但有比较大的偏差，这个偏差可通过适当校正进行修正。 4)程序升温方法 利用程序控温仪，设定合适的升温速度，连续升温一直到超过Tc温度。用X—Y绘图仪记录MS—T曲线或及时记录相应的(MS，T)数值。变温速率越低，测温越准，但大大增加了测量时间。一般认为变温速率控制在4℃／min以内即可满足测试要求。在升温过程中，一般由于热传递作用，测试温度要高于样品的实际温度。降温时则反之。5)程序降温方法 它是程序升温方法的相反过程，是将被测样品加热到Tc以上，设定降温速率连续降温，用X—Y绘图仪记录曲线或记录相应数据。由于热传递，降温方式所测Tc均偏低。确定居里温度的方法： 1)由MS—T曲线确定居里温度 从物质的磁性来看，由于磁化强度与物质的本征特性有关，做MS—T曲线，在曲线斜率晟大处做切线与温度轴的交点，一般就认为是样品的居里温度。MS—T曲线可由X—Y绘图仪直接绘出，或根据(MS，T)对应点绘制MS—T曲线。2)由H/σ —σ2关系曲线确定居里温度 根据铁磁体热力学原理，在居里温度附近有： H/2 其中，α与β为与温度有关的热力学系数，σ为外磁场所引起的比磁化强度。 利用上式，在不同温度和不同磁场下测得σ，首先作出每一温度下的H/σ —σ2关系曲线。由上式可知该关系曲线是一直线，将直线外推至月H=0，得到各温度下H=0时的σ值。然后再做σ2—T曲线，再将曲线外推至σ2=0，这样就比较准确得到居里温度。其中σ可由 VSM 直接测量。 3)由Ms-1—T关系确定居里温度 根据居里一外斯定律： CTTC 其中，MH。 在一定磁场，Tc 以上的不同温度下测定磁化强度M，作Ms-1—T关系曲线。由以上两式可知该关系曲线为直线，外推至Ms-1=0，得到样品的顺磁居里温度。其中MS可由VSM 测得。 4)由σS—T曲线确定居里温度 2根据自发磁化理论，在居里温度Tc 下，T接近Tc时，Ms与T有：MS1T 2TC 作出M2S—T关系曲线，该关系曲线为直线，外推至M2S=0，从而确定居里温度。一般认为Ms可由VSM 直接得出。实验结论： 1)在不同磁场下由肘 曲线得到的Tc值并不相同，外场越小得到的Tc值越小，外场小到一定程度时，Tc值基本相同，这时测量值也接近于实际值。由此，运用MS—T曲线确定Tc时应适当加以小的外场，使得到的MS—T曲线在Tc附近变化陡直，得到Tc值既容易又准确。 2)在升温读点、降温读点及自然冷却降温三种测量方法中，升温读点与降温读点得到的Tc值非常接近，升温读点结果稍微高于降温读点结果。但自然冷却降温方法的测量结果远远低于前两者，差别一般在10~30℃之间。因此，升、降温读点方法是可取的，自然降温方法得到的结果应当进行适当修正。尽管自然冷却降温速度很慢(4 ℃min以内)，但由于热交换作用，热电偶读出的温度低于样品的实际温度，两者之间的差别可做为修正值对自然净却降温的结果进行修正。 3)不同的数据处理方法得到的结果基本一致。相比之下MS—T曲线做起来容易一些，而 Ms—T与Ms—T曲线方法比较复杂。所以在测量Tc时，只要做出Ms一T曲线确定居里温度就够了。 4)升、降温读点方法确定Tc时，每一温度点的控温时间应根据磁化强度的读值是否仍在变化为依据，在Tc附近磁化强度随温度变化很快。这时每一温度点的控温时同要适当加长，一般需要10~20min。在远低于Tc的温度范围，磁化强度变化缓慢，控温时间约需1～2min。5)在测量居里温度时，样品一般需要真空保护。真空度越高，热传递速度越低。达到热平衡时间越长，测量所花费时间就越多。为了提高测量速度，一般在抽高真空后．充八惰性 气体，既保护了样品也提高了热交换速度。 参考文献： [1]徐仲坤．铁磁质居里点演示实验[J]．大学物理实验，2000，13(4)：4～5． [2]杨云志，冉均国，郑昌琼．温敏锰锌铁氧体配方与居里温度的关系的研究[J]．功能材料，1998(10增)：310～ 3l1． [3]周世昌．磁性测量．北京：电子工业出版社，1987.-12第二篇：关于钙钛矿锰氧化物居里温度的测定的实验报告
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